
Thermodynamik
by Hans Dieter Baehr; Stephan KabelacRent Textbook
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Summary
Table of Contents
Allgemeine Grundlagen | p. 1 |
Thermodynamik | p. 1 |
Von der historischen Entwicklung der Thermodynamik | p. 1 |
Was ist Thermodynamik? | p. 9 |
System und Zustand | p. 11 |
System und Systemgrenze | p. 12 |
Zustand und Zustandsgrößen | p. 13 |
Extensive, intensive, spezifische und molare Zustandsgrößen, Dichten | p. 16 |
Fluide Phasen. Zustandsgleichungen | p. 20 |
Prozesse | p. 21 |
Prozeß und Zustandsänderung | p. 21 |
Reversible und irreversible Prozesse | p. 22 |
Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik als Prinzip der Irreversibilität | p. 26 |
Quasistatische Zustandsänderungen und irreversible Prozesse | p. 27 |
Stationäre Prozesse | p. 29 |
Temperatur | p. 30 |
Thermisches Gleichgewicht und Temperatur | p. 30 |
Thermometer und empirische Temperatur | p. 33 |
Die Temperatur des idealen Gasthermometers | p. 35 |
Celsius-Temperatur. Internationale Praktische Temperaturskala | p. 39 |
Die thermische Zustandsgleichung idealer Gase | p. 41 |
Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik | p. 43 |
Der 1. Hauptsatz für geschlossene Systeme | p. 43 |
Mechanische Energien | p. 43 |
Der1. Hauptsatz. Innere Energie | p. 47 |
Die kalorische Zustandsgleichung der Fluide | p. 50 |
Die Energiebilanzgleichung | p. 53 |
Arbeit und Wärme | p. 56 |
Mechanische Arbeit und Leistung | p. 56 |
Volumenänderungsarbeit | p. 57 |
Wellenarbeit | p. 62 |
Elektrische Arbeit und Arbeit nichtfluider Systeme | p. 64 |
Wärme und Wärmestrom | p. 68 |
Energiebilanzgleichungen | p. 70 |
Energiebilanzgleichungen für geschlossene Systeme | p. 70 |
Massenbilanz und Energiebilanz für einen Kontrollraum | p. 75 |
Instationäre Prozesse offener Systeme | p. 82 |
Der 1. Hauptsatz für stationäre Fließprozesse | p. 85 |
Enthalpie | p. 87 |
Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik | p. 93 |
Entropie und Entropiebilanzen | p. 93 |
Einführende Überlegungen | p. 94 |
Die Formulierung des 2. Hauptsatzes durch Entropie und thermodynamische Temperatur | p. 97 |
Die Entropiebilanzgleichung für geschlossene Systeme | p. 101 |
Die Irreversibilität des Wärmeübergangs und die thermodynamische Temperatur | p. 106 |
Die Umwandlung von Wärme in Nutzarbeit. Wärmekraftmaschinen | p. 112 |
Die Entropiebilanzgleichung für einen Kontrollraum | p. 117 |
Die Entropiebilanzgleichung für stationäre Fließprozesse | p. 120 |
Die Entropie als Zustandsgröße | p. 125 |
Die Entropie reiner Stoffe | p. 125 |
Die Messung thermodynamischer Temperaturen und die Entropie idealer Gase | p. 129 |
Das T,s-Diagramm | p. 134 |
Fundamentalgleichungen und charakteristische Funktionen | p. 137 |
Gleichgewichts- und Stabilitätsbedingungen. Phasengleichgewicht | p. 142 |
Die Anwendung des 2. Hauptsatzes auf Energieumwandlungen: Exergie und Anergie | p. 150 |
Die beschränkte Umwandelbarkeit der Energie | p. 150 |
Die Definitionen von Exergie, Anergie und thermodynamischer Umgebung | p. 152 |
Die Rolle der Exergie in der Thermodynamik und ihren technischen Anwendungen | p. 156 |
Die Berechnung von Exergien und Exergieverlusten | p. 160 |
Exergie und Anergie der Wärme | p. 164 |
Exergie und Anergie eines Stoffstroms | p. 169 |
Exergiebilanzen und exergetische Wirkungsgrade | p. 171 |
Die thermodynamischen Eigenschaften reiner Fluide | p. 179 |
Die thermischen Zustandsgrößen | p. 179 |
Die p,v,T-Fläche | p. 180 |
Das p,T-Diagramm und die Gleichung von Clausius-Clapeyron | p. 183 |
Die thermische Zustandsgleichung | p. 187 |
Das Prinzip der korrespondierenden Zustände | p. 192 |
Kubische Zustandsgleichungen | p. 194 |
Das Naßdampfgebiet | p. 201 |
Nasser Dampf | p. 201 |
Dampfdruck und Siedetemperatur | p. 202 |
Die spezifischen Zustandsgrößen im Naßdampfgebiet | p. 205 |
Zwei Stoffmodelle: ideales Gas und inkompressibles Fluid | p. 210 |
Die Zustandsgleichungen des idealen Gases | p. 210 |
Die spezifischen Wärmekapazitäten idealer Gase | p. 213 |
Entropie und isentrope Zustandsänderungen idealer Gase | p. 216 |
Das inkompressible Fluid | p. 219 |
Zustandsgleichungen, Tafeln und Diagramme | p. 222 |
Die Bestimmung von Enthalpie und Entropie mit Hilfe derthermischen Zustandsgleichung | p. 223 |
Fundamentalgleichungen | p. 226 |
Schallgeschwindigkeit und Isentropenexponent | p. 228 |
Tafeln der Zustandsgrößen | p. 231 |
Zustandsdiagramme | p. 233 |
Gemische und chemische Reaktionen | p. 237 |
Mischphasen und Phasengleichgewichte | p. 237 |
Größen zur Beschreibung der Zusammensetzung | p. 238 |
Mischungsgrößen und die Irreversibilität des Mischungsvorgangs | p. 242 |
Partielle molare Größen | p. 246 |
Die Gibbs-Funktion einer Mischphase | p. 251 |
Chemische Potentiale. Membrangleichgewicht | p. 254 |
Phasengleichgewichte | p. 260 |
Phasengleichgewichte in Zweistoffsystemen | p. 262 |
Ideale Gemische | p. 268 |
Ideale Gasgemische | p. 268 |
Die Zustandsgleichungen idealer Gasgemische | p. 270 |
Ideale Lösungen | p. 274 |
Phasengleichgewicht. Gesetzvon Raoult | p. 279 |
Ideale Gas-Dampf-Gemische. Feuchte Luft | p. 283 |
Der Sättigungspartialdruck des Wasserdampfes und der Taupunkt | p. 284 |
Absolute und relative Feuchte | p. 288 |
Die Wasserbeladung | p. 290 |
Das spezifische Volumen feuchter Luft | p. 292 |
Die spezifische Enthalpie feuchter Luft | p. 293 |
Das Enthalpie,Wasserbeladungs-Diagramm | p. 298 |
Die spezifische Entropie feuchter Luft | p. 301 |
Reale fluide Gemische | p. 304 |
Realpotential und Fugazitätskoeffizient | p. 304 |
Thermische Zustandsgleichungen für Gemische | p. 309 |
Die Berechnung des Verdampfungsgleichgewichts mit der thermischen Zustandsgleichung des Gemisches | p. 312 |
Exzeßpotential und Aktivitätskoeffizient | p. 313 |
Das Verdampfungsgleichgewicht bei mäßigen Drücken | p. 317 |
Die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten | p. 323 |
Chemisch reagierende Gemische | p. 330 |
Reaktionen und Reaktionsgleichungen | p. 330 |
Stöchiometrie | p. 335 |
Reaktionsenthalpien und Standard-Bildungsenthalpien | p. 341 |
Der 3. Hauptsatz der Thermodynamik | p. 346 |
Die Anwendung des 2. Hauptsatzes auf chemische Reaktionen | p. 349 |
Chemische Exergien | p. 353 |
Reaktionsgleichgewichte | p. 358 |
Die Bedingungen des Reaktionsgleichgewichts | p. 359 |
Das Reaktionsgleichgewicht in einfachen Fällen. Gleichgewichtskonstanten | p. 365 |
Gasgleichgewichte | p. 370 |
Heterogene Reaktionsgleichgewichte | p. 374 |
Stationäre Fließprozesse | p. 379 |
Technische Arbeit, Dissipationsenergie und die Zustandsänderung des strömenden Fluids | p. 379 |
Dissipationsenergie und technische Arbeit | p. 380 |
Polytropen. Polytrope Wirkungsgrade | p. 386 |
Strömungs- und Arbeitsprozesse | p. 391 |
Strömungsprozesse | p. 391 |
Adiabate Düsen und Diffusoren | p. 398 |
Querschnittsflächen adiabater Düsen und Diffusoren | p. 401 |
Adiabate Turbinen und Verdichter | p. 405 |
Nichtadiabate Verdichtung | p. 413 |
Wärmeübertrager | p. 415 |
Die Anwendung des 1. Hauptsatzes | p. 416 |
Die Temperaturen der beiden Fluidströme | p. 419 |
Der Exergieverlust eines Wärmeübertragers | p. 422 |
Thermische Stofftrennprozesse | p. 424 |
Trocknen | p. 425 |
Verdampfen und Eindampfen | p. 431 |
Destillieren und Rektifizieren | p. 435 |
Absorbieren | p. 440 |
Verbrennungsprozesse, Verbrennungskraftanlagen | p. 447 |
Mengenberechnung bei vollständiger Verbrennung | p. 447 |
Brennstoffe und Verbrennungsgleichungen | p. 448 |
Die Berechnung der Verbrennungsluftmenge | p. 450 |
Menge und Zusammensetzung des Verbrennungsgases | p. 454 |
Energetik der Verbrennungsprozesse | p. 458 |
Die Anwendung des 1. Hauptsatzes | p. 458 |
Heizwert und Brennwert | p. 461 |
Die Enthalpien der Verbrennungsteilnehmer und das h,t-Diagramm | p. 464 |
Abgasverlust und Kesselwirkungsgrad | p. 469 |
Die adiabate Verbrennungstemperatur | p. 474 |
Die Exergie der Brennstoffe | p. 476 |
Der Exergieverlust der adiabaten Verbrennung | p. 480 |
Verbrennungskraftanlagen | p. 483 |
Leistungsbilanz und Wirkungsgrad | p. 483 |
Die einfache Gasturbinenanlage | p. 485 |
Die genauere Berechnung des Gasturbinenprozesses | p. 490 |
Die Gasturbine als Flugzeugantrieb | p. 494 |
Verbrennungsmotoren | p. 498 |
Die Brennstoffzelle | p. 502 |
Brennstoffzellen-Systeme | p. 511 |
Thermodynamik der Wärmekraftanlagen | p. 517 |
Die Umwandlung von Primärenergie in elektrische Energie | p. 517 |
Übersicht über die Umwandlungsverfahren | p. 518 |
Thermische Kraftwerke | p. 521 |
Kraftwerkswirkungsgrade | p. 523 |
Kreisprozesse für Wärmekraftmaschinen | p. 526 |
Dampfkraftwerke | p. 532 |
Die einfache Dampfkraftanlage | p. 532 |
Zwischenüberhitzung | p. 539 |
Regenerative Speisewasser- und Luftvorwärmung | p. 540 |
Das moderne Dampfkraftwerk | p. 544 |
Kombinierte Gas-Dampf-Kraftwerke | p. 546 |
Kernkraftwerke | p. 549 |
Die CO2-Emissionen der Stromerzeugung | p. 551 |
Die Berechnung der CO2-Emission | p. 552 |
Ergebnisse | p. 555 |
Thermodynamik des Heizens und Kühlens | p. 559 |
Heizen und Kühlen als thermodynamische Grundaufgaben | p. 559 |
Die Grundaufgabe der Heiztechnik und der Kältetechnik | p. 559 |
Wärmepumpe und Kältemaschine | p. 562 |
Wärmetransformation | p. 566 |
Heizsysteme | p. 569 |
Heizzahl und exergetischer Wirkungsgrad | p. 569 |
Konventionelle Heizsysteme | p. 572 |
Wärmepumpen-Heizsysteme | p. 574 |
Kraft-Wärme-Kopplung. Heizkraftwerke | p. 576 |
Einige Verfahren zur Kälteerzeugung | p. 580 |
Kältemittel | p. 580 |
Kompressionskältemaschinen | p. 582 |
Absorptionskältemaschinen | p. 587 |
Das Linde-Verfahren zur Luftverflüssigung | p. 592 |
Mengenmaße, Einheiten, Stoffdaten | p. 597 |
Mengenmaße | p. 597 |
Masse und Gewicht | p. 597 |
Teilchenzahl und Stoffmenge | p. 598 |
Das Normvolumen | p. 600 |
Einheiten | p. 601 |
Die Einheiten des Internationalen Einheitensystems | p. 601 |
Einheiten anderer Einheitensysteme. Umrechnungsfaktoren | p. 604 |
Stoffdaten | p. 606 |
Allgemeine Daten | p. 606 |
Berechnungsgleichungen für Enthalpie und Entropie von Luft und Verbrennungsgasen | p. 608 |
Tabellen der mittleren spezifischen Wärmekapazität und der spezifischen Entropie beim Standarddruck | p. 612 |
Aus der Dampftafel für Wasser | p. 615 |
Heizwerte, Brennwerte und Brennstoff-Exergien | p. 616 |
Literatur | p. 619 |
Sachverzeichnis | p. 637 |
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